Directives pour fabricants : sélectionner les matériaux optimaux pour les prototypes

Introduction

Nous vivons dans un monde de plastique. Quand nous nous réveillons le matin, la première chose que nous faisons, c'est mettre un morceau de plastique dans notre bouche et nous brosser les dents avec. Ensuite, nous sortons la nourriture de nos sacs en plastique et la cuisinons avec des appareils de cuisine en plastique, nous emmenons des objets en plastique au travail et conduisons des voitures qui sont à 30 % en plastique. Oui, nous sommes dans un monde de plastique. Le plastique est bon marché, bien traité et durable. Idéal pour fabriquer des choses, non ? Eh bien, il y a des nuances.

Il existe littéralement des milliers de types de plastique pour chaque occasion. Mais comment choisir le matériau qui conviendra à votre produit ? Bien sûr, vous pouvez passer beaucoup de temps à chercher la correspondance parfaite, en choisissant une formule très complexe idéale pour votre conception. Mais avant cela, vous devriez considérer certains plastiques courants aux étapes de prototypage. Je veux dire, les trouver sera plus facile et les technologies de fabrication sont plus avancées pour les matériaux les plus répandus. Voici une liste de matériaux de prototypage populaires qui vous permettront de choisir parmi n'importe quel fabricant de prototypes en plastique que vous souhaitez, sans avoir à chercher loin et cher.

PolyMéthacrylate de Méthyle (PMMA)

Aperçu. Vous n'avez peut-être jamais entendu un nom de polymère aussi compliqué que PMMA, mais je suis sûr que vous avez entendu parler du verre acrylique. Il est utilisé littéralement partout. Phares de voiture, fenêtres, écrans, lampes.

Avantages. Le PMMA est transparent et résistant aux chocs. Du moins, bien plus que le verre. Ces propriétés, ainsi que sa résistance à la corrosion, ont permis au PMMA de s'immiscer dans nos vies. De plus, ce matériau est très facile à traiter. Il peut être découpé, coulé ou formé. Il est rigide, dimensionnellement stable et fonctionne à des températures jusqu'à 160 °C.

Inconvénients. Malgré sa robustesse supérieure au verre, ce matériau reste cassant comparé aux autres plastiques. Il est également sensible à l'eau et à certains hydrocarbures (éléments alkyne). Au contact de l'eau, le PMMA gonfle et les hydrocarbures le dissolvent.

Utilisations. Le PMMA est largement utilisé comme alternative au verre où le bris de ce dernier est hautement probable. Feux de circulation et phares automobiles, par exemple. Le verre acrylique est aussi souvent utilisé pour des expériences et démonstrations (par exemple, tests de canaux aéronautiques). Une autre utilisation est en médecine. De nombreux dispositifs médicaux sont en PMMA car ils sont transparents et durables. Même certains objectifs sont en PMMA. Si vous cherchez quelque chose d'exceptionnellement transparent qui peut être poli pour ressembler exactement à du verre, ou si vous voulez couler un objet dans une enceinte transparente, vous devriez vraiment vous pencher sur le PMMA.

Nylon

Aperçu. Là où le PMMA était rigide et cassant, le Nylon est flexible et résistant. La partie vraiment intéressante du Nylon est que ses propriétés exceptionnelles nous permettent d'en faire des fibres. Donc, oui, vous portez parfois des vêtements en plastique aussi.

Avantages. Le Nylon est très flexible et en même temps résistant, avec une résistance à l'usure exceptionnelle. Il ne se brise pas. Le Nylon est très léger et sa résistance à la température est même supérieure à celle du PMMA, atteignant jusqu'à 195 °C.

Inconvénients. Le Nylon n'est pas aussi résistant aux produits chimiques et à la corrosion. On peut le dissoudre avec certains acides, alcalins et autres liquides forts. Il se comporte mal sous la lumière du soleil. Les UV le font former des molécules qui affaiblissent sa microstructure. Il gonfle sous l'eau comme le PMMA. Il a aussi un taux de retrait élevé, ce qui est mauvais pour le moulage par injection.

Utilisations. L'utilisation la plus répandue du Nylon est la fibre. Beaucoup de nos objets sont en nylon ou en contiennent, comme des robes, sacs à dos, certaines serviettes, et surtout les pneus de voiture. En raison de sa grande résistance et résistance à l'usure, il est souvent utilisé pour des pièces qui frottent l'une contre l'autre. Si vous avez besoin de roulements ou de mécanismes d'engrenages, le nylon est un bon choix.

Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)

Aperçu. L'ABS est devenu vraiment populaire récemment avec l'essor de la fabrication additive. C'est devenu le cas grâce à son faible retrait, ses excellentes propriétés de formage et son coût comparativement bas. Actuellement, l'ABS est le principal plastique pour le prototypage rapide.

Avantages. Premièrement, l'ABS est résistant à la plupart des agents auxquels d'autres plastiques sont sensibles. Cela inclut les acides, alcalins et autres. Il est très brillant, donc à considérer si vous voulez que votre produit soit brillant. Il est aussi résistant aux chocs.

Inconvénients. Premièrement, ce matériau n'est pas très résistant comparé aux autres. Deuxièmement, l'ABS a une température de travail vraiment basse, inférieure à 90 °C. Il est légèrement toxique, donc l'utiliser pour des jouets ou des articles pour enfants est une mauvaise idée. Il a aussi un taux de retrait considérable.

Utilisations. Il est bon marché et bien formable, idéal pour l'impression 3D, donc beaucoup de pièces personnalisées ou auto-imprimées en sont faites. En raison de son brillant, certains appareils et téléphones l'utilisent pour créer des boîtiers. Si vous n'avez pas le budget le plus solide ou si vous êtes vraiment incertain sur la conception, je suggère l'impression 3D ou l'usinage de votre prototype en ABS pour ne pas trop payer.

Polyoxyméthylène (POM)

Aperçu. Ce plastique a la microstructure la plus proche de la cristallinité parmi les autres plastiques, donc il a les propriétés correspondant le mieux aux métaux, ce qui les rend vraiment bons pour un grand nombre de pièces car ils conservent leur légèreté.

Avantages. Haute résistance et résistance à la fatigue sont caractéristiques du POM. Il a aussi une grande stabilité à haute température (jusqu'à 166 °C). Il est très rigide, résistant à la corrosion et a de bonnes propriétés de frottement. C'est aussi l'un des rares plastiques hautement résistants à l'humidité.

Inconvénients. Parmi les nombreux, l'un des plus redoutables est son retrait inégal. Il est très difficile à prédire et devient un casse-tête quand le plastique est coulé ou formé. De plus, ce plastique est assez dur à cause des particules de renforcement et elles émoussent beaucoup l'instrument lors de la coupe de ce matériau.

Utilisations. Ce plastique a de telles propriétés de traction élevées qu'il est souvent utilisé pour des pièces d'ingénierie et machines. Par exemple, pompes en plastique, car il a d'excellentes propriétés de frottement. Certaines pièces qui absorbent souvent l'humidité sont en POM pour qu'elles ne gonflent pas.

Polycarbonate (PC)

Aperçu. Le PC est en concurrence constante avec le verre et le PMMA. Si vous fabriquez quelque chose de transparent, vous choisirez parmi ces matériaux. Le PC peut être teinté pour faire du verre coloré et il existe même des modifications opaques.

Avantages. Le PC a une résistance aux chocs bien plus élevée que le PMMA ou le verre. Ce matériau a une haute résistance à la chaleur et fonctionne à des températures supérieures à 150 °C.

Inconvénients. Le PC se comporte un peu moins bien sous la lumière UV. Il perd sa transparence sur une longue période. Il se raye facilement, donc les prototypes transparents sont recouverts d'un film spécial, par exemple. Le matériau ne doit pas être utilisé avec des aliments ou des choses organiques car il peut émettre des vapeurs nocives avec le temps.

Utilisations. Tout ce qui est transparent peut être fait en PC autant qu'en PMMA, par exemple phares automobiles ou verre renforcé. C'est un matériau largement utilisé en prototypage rapide, bien plus que le PMMA, donc faire des prototypes en PC est quelque peu moins cher. Si vous voulez un prototype de pièce transparente ou teintée à très haute résistance, vous devriez vous tourner vers le PC.

Voici donc les plastiques les plus répandus pour votre choix. Rappelez-vous : choisissez. Rigide ou Flexible. Considérez les conditions de fonctionnement et la température. Faites une analyse de traction. Et enfin, décidez s'il doit être transparent ou non.

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